KR20160071477A - 단순화된 움직임 벡터 예측자 유도를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

단순화된 움직임 벡터 예측자 유도를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 블록의 움직임 벡터 부호화를 위한 움직임 벡터 예측자(MVP) 후보 세트를 유도하는 방법 및 장치이다. 본 발명에 따른 실시예는 공간 MVP 후보 세트에서 임의의 중복 MVP 후보를 제거함으로써 중복 제거 공간 MVP 후보 세트를 결정한다. 중복 제거 프로세스는 시간 MVP 후보에는 적용하지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에서, 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트를 결정하고, 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트 내의 후보의 수를 검사하여 임계값보다 작은지의 여부를 결정한다. 상기 후보의 수가 임계값보다 작으면, 영 움직임 벡터를 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트에 추가한다. 그 후 현재 블록의 움직임 벡터의 부호화 또는 복호화를 위해, 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트를 제공한다.

Description

단순화된 움직임 벡터 예측자 유도를 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SIMPLIFIED MOTION VECTOR PREDICTOR DERIVATION}
본 발명은 비디오 부호화(video coding)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고효율 비디오 부호화(High Efficiency Video Coding, HEVC)를 위한 단순화된 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)의 유도에 관한 것이다.
관련 출원의 상호참조
본 발명은 "Methods and Apparatuses of AMVP Simplification"라는 발명의 명칭으로, 2012년 1월 19일에 출원된 PCT 특허출원 PCT/CN2012/070617에 대해 우선권을 주장한다. 상기 PCT 특허출원의 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
고효율 비디오 부호화(HEVC)는 비디오 부호화 연합팀(Joint Collaborative Team on Video Coding, JCT-VC)에 의해 개발되고 있는 새로운 국제 비디오 부호화 표준이다. HEVC는 블록 기반(block based)의 움직임 보상된 변환 부호화 아키텍처(motion-compensated transform coding architecture)에 기초한다. 부호화 단위(Coding Unit, CU)라고 하는, 압축을 위한 기본 단위는 2Nx2N의 정사각 블록이며, 각 CU는 미리 정해진 최소 크기에 도달할 때까지 네 개의 더 작은 CU로 반복 분할될 수 있다. 각 CU는 하나 또는 복수의 예측 단위(Prediction Unit, PU)을 포함한다. PU의 크기는 2Nx2N, 2NxN, 2NxnU, 2NxnD, Nx2N, nLx2N, nRx2N, 또는 NxN일 수 있으며, 여기서 2NxN, 2NxnU, 2NxnD 및 Nx2N, nLx2N, nRx2N은 각각 대칭 또는 비대칭 PU 크기 분할에 의한 2Nx2N PU의 가로 및 세로 구획(partition)에 대응한다.
HEVC에서 움직임 벡터 부호화의 부호화 효율을 더욱 높이기 위해, 움직임 벡터 경쟁 기반 스킴(Motion Vector Competition(MVC) based scheme)이, 공간 및 시간 움직임 벡터 예측자(Motion Vector Predictor, MVP)를 포함하는 주어진 MVP 후보 세트 중에서 MVP을 선택하기 위해 사용된다. HM-5.0에서 인터 모드(Inter mode)의 경우, 향상된 움직임 벡터 예측(Advanced Motion Vector Prediction, AMVP) 스킴이, 두 개의 공간 MVP와 하나의 시간 MVP를 포함하는 AMVP 후보 세트 중에서 움직임 벡터 예측자를 선택하기 위해 사용된다. MVP 후보 세트는 기본 블록(underlying block)의 움직임 벡터(Motion Vector, MV)를 부호화하기 위해 사용된다. 도 1은 HM-5.0에 따른 인터 모드를 위한 공간 MVP 후보를 나타내며, 두 개의 공간 MVP는 다음과 같다:
1. 왼쪽 공간 예측자(Am+1과 Am 중에서 첫 번째 이용 가능한 MV)
2. 위(top) 공간 예측자(Bn+1, Bn, 및 B-1 중에서 첫 번째 이용 가능한 MV).
5개의 공간 후보 블록은 왼쪽 예측자 그룹과 위 에측자 그룹으로 나뉜다. 각 그룹 내의 후보 블록에서 첫 번째 이용 가능한 MV가 그 그룹으로부터 유도된 공간 MVP로서 선택된다. 각 그룹 내의 이웃 블록과 연관된 첫 번째 이용 가능한 MV의 검색 순서는 도 1에 화살표로 나타나 있다. 위 후보 블록의 경우, 검색 순서는 오른쪽에서 왼쪽이다. 왼쪽 후보 블록의 경우, 검색 순서는 아래에서 위이다. 좌측(left side)의 이웃 블록은 왼쪽 아래(lower-left)의 블록(Am+1)과 바닥 맞춤 왼쪽(bottom-aligned left)(Am) 블록을 포함한다. 상측(top side)의 이웃 블록은 왼쪽 위(upper-left) 블록(B-1), 오른쪽 맞춤 위(right-aligned top) 블록(Bn)및 오른쪽 위(upper-right) 블록(Bn + 1)에 대응하는 세 개의 블록을 포함한다. MVP 유도 과정 중에, 어느 후보 블록도 관련 MV가 없는 상황이 있을 수 있다. 이 경우에, MVP는 그 그룹에 사용할 수 없다. 예를 들면, Am도 Am+1도 관련 MV를 가지지 않는 경우, 왼쪽 예측자는 존재하지 않는다. 그러므로, AMVP 후보 세트는 3개 미만의 MVP 후보를 포함할 수 있다.
공간 예측자를 유도한 후, 시간 예측자를 유도하여 MVP 후보 세트에 추가한다. 모든 공간 및 시간 예측자를 유도한 후, 중복 검사 프로세스(redundancy checking process)를 수행하여 임의의 중복된 후보를 식별하여 제거한다. 따라서, 중복 검사와 연관된 검사 연산(checking operation)의 최대 수는 3이다. 중복 검사/제거 프로세스를 수행한 후, 존재하는 후보의 수를 검사한다. 그 수가 임계값보다 작으면, 영(zero) 움직임 벡터 검사 프로세스를 수행한다. 임계값은 HM-5.0에서 AMVP_MAX_NUM_CANDS로 표시된 AMVP 후보의 최대 수로 설정된다(AMVP_MAX_NUM_CANDS = 2). 영 MV 검사 프로세스는, 영 MV가 현재 후보 세트에 존재하는지의 여부를 검사한다. 영 MV가 현재 후보 세트에 존재하지 않는 경우, 영 MV가 MVP 후보 세트에 추가된다. 이 프로세스에서는, 하나의 검사 연산이 필요하다. 따라서, 전술한 두 검사 프로세스에 대한 검사 연산의 최대 수는 4이다 .
도 2는 HM-5.0에 따른 MVP 유도의 결정 흐름도를 나타낸다. 단계 210에서, 공간 MVP와 시간 MVP를 포함하는 MVP 후보를 중복 검사 프로세스에 제공한다. 중복 검사 프로세스는, 임의의 중복(duplication)이 MVP 후보 중에 존재하는지를 검사한다. 중복(duplicated) MVP 후보가 있으면, 그 중복 MVP 후보를 제거한다. MVP 후보가 존재하지 않으면, 영 MV를 MVP 후보 세트에 추가한다. 그 후 단계 220에서 MVP 후보의 수를 검사하여, MVP 후보의 수가 2보다 작은지의 여부를 결정한다. MVP 후보의 수가 2보다 작지 않으면, 판정 프로세스를 종료한다. 그렇지 않으면, 단계 230에서 영 MV 검사 프로세스를 실행하여 MVP 후보 세트가 영 MV를 포함하는지의 여부를 결정한다. MVP 후보 세트가 영 MV를 포함하지 않으면, 단계 240에 나타낸 바와 같이, 영 MV를 MVP 후보에 추가한다. 그렇지 않으면, 판정 프로세스를 종료한다. MVP 후보 세트에 대한 판정 프로세스는 수 개의 검사 연산을 포함한다. 시스템 연산(system operation)의 속도를 높이기 위해서는 필요한 연산의 수를 줄이는 것이 바람직하다.
본 발명은 블록의 움직임 벡터 부호화를 위한 움직임 벡터 예측자(MVP) 후보 세트를 유도하는 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 실시예는 공간 MVP 후보 세트로부터 임의의 중복 MVP 후보를 제거함으로써 중복 제거(redundancy-removed) 공간 MVP 후보 세트를 결정한다. 중복 제거 프로세스(redundancy-removal process )는 시간 MVP 후보에는 적용하지 않는다. 공간 MVP 후보 세트는 기껏해야 위 공간 후보와 왼쪽 공간 후보를 포함하기 때문에, 중복 제거 프로세스는 기껏해야 하나의 검사 연산을 필요로 할 뿐인 한편, 종래의 중복 제거 프로세스는 최대 3번의 검사 연산을 필요로 한다. 중복 제거 프로세스 후에, 시간 MVP 후보를 포함하여 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트를 구성한다. 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트는 그 후 기본 블록의 움직임 벡터의 부호화 또는 복호화를 위해 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트를 결정하고, 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트 내의 후보의 수를 검사하여 그 수가 임계값(예를 들면, 임계값은 2임)보다 작은지의 여부를 결정한다. 그 후보의 수가 임계값보다 작으면, 영 MV를 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트에 추가한다. 종래의 접근 방법에서는, 영 MV를 추가하기 전에 추가적인 검사 연산을 수행한다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예는 하나 이상의 검사 연산을 감소시킨다. 그 후 현재 블록의 움직임 벡터의 부호화 또는 복호화를 위해 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트를 제공한다.
도 1은 HM-5.0에서 AMVP 스킴에 기초한 인터 모드인 경우의 MVP 후보 세트를 유도하기 위해 사용되는 이웃 블록 구성의 일례를 나타낸다.
도 2는 HM-5.0에 따른 AMVP 후보 세트를 결정하기 위한 유도 프로세스의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 AMVP 후보 세트를 결정하기 위한 단순화 된 유도 프로세스의 일례를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 AMVP 후보 세트를 결정하기 위한 단순화된 유도 프로세스의 일례를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AMVP 후보 세트를 결정하기 위한 단순화된 유도 프로세스의 일례를 나타낸다.
본 발명의 실시예는 MVP 후보 유도 프로세스를 단순화한다. 일 실시예에서, MVP 중복 후보 검사는 두 개의 공간 MVP 후보에만 적용된다. 시간 MVP 후보는 중복 검사 프로세스에서 제외된다. 이 단순화된 검사 프로세스에서는, 두 개의 공간 MVP 후보 간의 중복을 검사한다. 그러므로, 기껏해야 하나의 비교 연산(comparison operation)이 존재한다(하나 또는 MVP 후보 두개 모두가 이용 불가능하면, 연산은 필요 없다). 검사 연산의 최대 수는 본 발명의 실시예에 따라 3에서 1로 줄어든다. 중복 검사가 공간 MVP에 적용된 후에, 시간 MVP가 MVP 후보 세트에 포함된다.
공간 MVP와 시간 MVP를 유도한 후, MVP 후보의 수를 검사하고, 그 수가 임계값, 예를 들면 2보다 작은지의 여부를 검사한다. MVP 후보의 수가 2보다 작으면, MVP 유도 프로세스는, HM-5.0에 기초한 종래의 접근 방법에 따라, MVP 후보가 영 움직임 벡터를 포함하는지의 여부를 검사한다. 영 MV가 MVP 후보 세트에 포함되어 있지 않으면, 영 MV를 MVP 후보 세트에 추가한다. 본 발명의 다른 실시예에서, MVP 후보의 수가 임계값보다 작으면, MVP 유도 프로세스는, MVP 후보 세트가 영 MV를 포함하는지의 여부를 검사하지 않는다. 대신에, MVP 유도 프로세스는, MVP 후보 세트가 영 MV를 포함하는지의 여부를 검사하지 않고 영 움직임 벡터를 MVP 후보 세트에 바로 추가한다. 본 발명의 일 실시예는 HM-5.0에 통합될 수 있으며, AMVP_MAX_NUM_CANDS로 나타나는 임계값은 2로 설정될 수 있다(AMVP_MAX_NUM_CANDS = 2). 따라서, 일단 존재하는 공간 및 시간 MVP 후보의 수가 2보다 작으면, 영 MV가 MVP 후보 세트에 추가된다. 일 실시예에서, MVP 후보 세트 내의 후보 수가 임계값보다 작으면, 그 수가 2에 도달할 때까지 영 MV가 후보 세트에 추가될 것이다. 다시 말해, MVP 후보 세트에 추가된 영 MV는 하나보다 많을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MVP 유도의 결정 흐름도를 나타낸다. 도 3의 단계 310에 도시된 바와 같이, 공간 MVP 후보만이 중복 MVP 후보 검사 및 제거를 위한 프로세스에 제공된다. 앞서 언급한 바와 같이, 최대 검사 연산의 수는 3에서 1로 감소한다. 단계 310에서의 공간 중복 MVP 후보 검사/제거 후, 시간 MVP 후보를 포함하여 시간-공간 MVP 후보 세트를 구성한다. 나머지 프로세스는 도 2의 그것과 동일할 수 있으므로, 나머지 단계들에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MVP 유도의 결정 흐름도이다. 중복 MVP 후보의 검사 및 제거 단계는 도 2의 그것과 동일하다. 그러나, MVP 후보의 수가 임계값보다 작으면(예를 들면, 임계값은 2임), MVP 유도 프로세스는, 단계 410에 도시된 바와 같이, MVP 후보 세트가 영 MV를 포함하는지의 여부를 검사하지 않고 영 MV를 MVP 후보 세트에 바로 추가할 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MVP 유도의 결정 흐름도이다. 도 5에서는, 공간 MVP에 대해서만 중복 MVP 후보 검사 및 제거를 수행하고, MVP 후보의 수가 임계값보다 작은 경우(예를 들면, 임계값은 2임), MVP 후보세트가 영 MV를 포함하는지의 여부에 대한 검사를 생략한다.
단순화된 시스템의 시스템 성능을 종래의 HM-5.0 시스템과 비교한다. BD 레이트 측면에서 그 성능을 측정하며, 여기서 음의 값은 기준 시스템(reference system)에 대한 성능 향상을 암시한다. BD 레이트 비교는 기본 시스템들에 대한 동일한 목표 품질을 유지하면서 부호화 파라미터를 조정함으로써 수행된다. 다양한 시스템 구성에 대한 그 결과를 표 1에 나타내며, 여기서 RA는 임의 접근(random access)에 해당하고, LD는 낮은 지연(low delay)에 해당하고, HE는 고효율(high effiency)에 해당하고, LC는 낮은 복잡도(low complexity)에 해당하고, HE-10은 고효율(10비트)에 해당한다. BD 레이트의 측면에서 시스템 성능에 미치는 영향은 매우 작다. 또한, 시스템 실행 시간에 미치는 영향도 매우 작다.
[표 1]
Figure pat00001
위에 개시된 단순화된 MVP 방법에 따라 유도된 MVP 후보 세트는 인터 부호화된(inter-coded) 블록의 움직임 벡터의 부호화 및 복호화에 사용될 수 있다. 부호기(encoder)에서, 현재 블록의 움직임 벡터는 MVP 후보 세트에 기초하여 예측적으로 부호화된다. 기본 움직임 벡터(underlying motion vector)의 예측 잔차(prediction residue)는 그 예측 잔차가 복호기(decoder)에서 복원될 수 있도록 부호화된다. 복호기는 단순화된 MVP에 따라 MVP 후보 세트를 유도한다. 그 후 복원된 예측 잔차와 함께 MVP 후보 세트 방법을 사용하여 현재 움직임 벡터를 재구성한다.
이상의 설명은, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 특정 애플리케이션 및 그 요건의 문맥에서 제공된 바와 같이 본 발명을 실시할 수 있도록 제시된 것이다. 설명한 실시예에 대한 다양한 수정은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백할 것이며, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리는 다른 실시예에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 도시되고 설명된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 부합하는 가장 넓은 범위를 부여받아야 한다. 이상의 상세한 설명에서는, 여러 구체적인 세부사항을 본 발명의 완전한 이해를 위해 설명하였다. 그럼에도 불구하고 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 실시예는 또한 본 명세서에 설명된 처리를 수행하기 위해 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP)에서 실행될 수 있는 프로그램 코드일 수도 있다. 본 발명은 또한 컴퓨터 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA)에 의해 수행될 수 있는 많은 기능을 포함할 수 있다. 이러한 프로세서들은 기계로 판독 가능한 소프트웨어 코드 또는 본 발명에 의해 구체화된 특정 방법을 정의하는 펌웨어 코드를 실행함으로써, 본 발명에 따른 특정 태스크(task)를 수행하도록 구성될 수 있다. 소프트웨어 코드 또는 펌웨어 코드는 상이한 프로그래밍 언어와 상이한 포맷 또는 스타일로 개발될 수 있다. 소프트웨어 코드는 또한 다른 타겟 플랫폼용으로 컴파일될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라 타스크를 수행하기 위한 소프트웨어 코드의 상이한 코드 포맷, 스타일 및 언어와 구성 코드(configuring code)의 다른 수단들은 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않을 것이다.
본 발명은 그 사상 또는 본질적인 특성을 벗어나지 않고 다른 구체적인 형태로 구현될 수 있다. 기술한 예들은 모든 관점에서 단지 예시로 생각되어야 하고 한정적인 것으로 생각되어서는 안 된다. 그러므로 본 발명의 범위는 상기한 상세한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난다. 특허청구범위와 등가의 의미 및 범위 내에 드는 모든 변경은 특허청구범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (16)

  1. 블록의 움직임 벡터 부호화를 위한 움직임 벡터 예측자(MVP) 후보 세트를 유도하는 방법으로서,
    임의의 중복 MVP 후보를 제거함으로써, 위 공간 MVP 후보, 왼쪽 공간 MVP 후보, 및 하나의 시간 MVP 후보를 포함하는 공간-시간 MVP 후보 세트로부터 유도되는 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트를 결정하는 단계;
    상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트의 후보 수가 임계값보다 작은지의 여부를 검사하는 단계;
    상기 후보 수가 상기 임계값보다 작으면, 영 움직임 벡터를 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트에 추가하는 단계; 및
    현재 블록의 움직임 벡터의 부호화 또는 복호화를 위해 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트를 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임계값은 2에 대응하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위 공간 MVP 후보는, 오른쪽에서 왼쪽으로 상기 현재 블록의 상측 이웃 블록을 검사함으로써 결정되는 것인, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상측 이웃 블록은, 왼쪽 위(upper-left) 블록, 오른쪽 맞춤 위(right-aligned top) 블록, 및 오른쪽 위(upper-right) 블록을 포함하는 것인, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 왼쪽 공간 MVP 후보는, 아래에서 위로 상기 현재 블록의 좌측 이웃 블록을 검사함으로써 결정되는 것인, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 좌측 이웃 블록은 왼쪽 아래(lower-left) 블록 및 바닥 맞춤 왼쪽(bottom-aligned left) 블록을 포함하는 것인, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 영 움직임 벡터는, 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트가 상기 영 움직임 벡터를 포함하는지의 여부를 검사하지 않고 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트에 추가되는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 후보 수가 상기 임계값에 도달할 때까지, 2 이상의 영 움직임 벡터가 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트에 추가되는, 방법.
  9. 블록의 움직임 벡터 부호화를 위한 움직임 벡터 예측자(MVP) 후보 세트를 유도하는 장치로서,
    임의의 중복 MVP 후보를 제거함으로써, 위 공간 MVP 후보, 왼쪽 공간 MVP 후보, 및 하나의 시간 MVP 후보를 포함하는 공간-시간 MVP 후보 세트로부터 유도되는 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트를 결정하고;
    상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트의 후보 수가 임계값보다 작은지의 여부를 검사하며;
    상기 후보 수가 상기 임계값보다 작으면, 영 움직임 벡터를 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트에 추가하고;
    현재 블록의 움직임 벡터의 부호화 또는 복호화를 위해 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트를 제공하도록 구성된 하나 이상의 전자 회로를 포함하는, 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 임계값은 2에 대응하는, 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 위 공간 MVP 후보는, 오른쪽에서 왼쪽으로 상기 현재 블록의 상측 이웃 블록을 검사함으로써 결정되는 것인, 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상측 이웃 블록은, 왼쪽 위(upper-left) 블록, 오른쪽 맞춤 위(right-aligned top) 블록, 및 오른쪽 위(upper-right) 블록을 포함하는 것인, 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 왼쪽 공간 MVP 후보는, 아래에서 위로 상기 현재 블록의 좌측 이웃 블록을 검사함으로써 결정되는 것인, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 좌측 이웃 블록은 왼쪽 아래(lower-left) 블록 및 바닥 맞춤 왼쪽(bottom-aligned left) 블록을 포함하는 것인, 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 영 움직임 벡터는, 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트가 상기 영 움직임 벡터를 포함하는지의 여부를 검사하지 않고 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트에 추가되는, 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 후보 수가 상기 임계값에 도달할 때까지, 2 이상의 영 움직임 벡터가 상기 중복 제거 공간-시간 MVP 후보 세트에 추가되는, 장치.
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